一种不含钴和铁的钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于氧离子–电子混合导体透氧膜材料和膜技术领域，具体涉及一种不含钴和铁的钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜及其制备方法和应用。所述钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜材料材料中不含有钴和铁元素，其化学组成表达式为A1‑xTi1‑yByO3‑δ；其中A选自La、Y、Pr、Gd、Sm、Ba、Sr、Ca中的一种或几种；B选自Mg、Al、Er、Y、Gd、Zr中的一种或几种；0≤x≤0.2，0≤y≤0.2。本发明专利技术提供的不含钴和铁的钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜在高温和水蒸气、氢气、甲烷等苛刻工作条件下具有优异的稳定性，适合在反应条件下长时间稳定工作，可用于氧渗透膜水解制高纯氢气，也可用于膜反应器耦合水解制氢和甲烷制合成气。

A Titanium-based Perovskite Ceramic Oxygen Permeation Film Containing No Cobalt or Iron and Its Preparation Method and Application

The invention belongs to the field of oxygen permeable film material and membrane technology of oxygen ion-electron mixed conductor, in particular to a titanium perovskite ceramic oxygen permeable film without cobalt and iron, and its preparation method and application. The titanium-based perovskite ceramic oxygen permeable film material does not contain cobalt and iron elements, and its chemical composition is expressed as A1 xTi1 yByO 3 delta; A is selected from one or more of La, Y, Pr, Gd, Sm, Ba, Sr, Ca; B is selected from one or more of Mg, Al, Er, Y, Gd, Zr; 0 < x < 0.2, 0 < y < 0.2. The titanium-based perovskite ceramic oxygen permeation membrane without cobalt and iron provided by the invention has excellent stability under high temperature, water vapor, hydrogen, methane and other harsh working conditions, is suitable for long-term stable work under reaction conditions, can be used for oxygen permeation membrane hydrolysis to produce high purity hydrogen, can also be used for membrane reactor coupling hydrolysis to produce hydrogen and methane to produce syngas.

【技术实现步骤摘要】
一种不含钴和铁的钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜及其制备方法和应用
本专利技术属于氧离子–电子混合导体透氧膜材料和膜
，涉及不含钴、不含铁、以钛为主体、低氧分压气氛下化学稳定的混合导体透氧膜材料的设计、制备和应用。
技术介绍
混合导体透氧膜是一种以膜两侧氧分压梯度为推动力，依靠膜自身提供的氧空位和电子缺陷为传输通道，使氧以离子的形式从高氧分压一侧传输到低氧分压一侧，同时电子在膜本体以相反的方向传导，最终实现氧的分离。因此，此类透氧膜不需要外加电路就可实现氧传递过程不断的进行，而且理论上对氧的选择性为100％。基于这些特点，混合导体透氧膜已经在空气分离、CO2捕获、膜反应器等领域展现出广阔的应用前景。特别地，在氧分压梯度下，透氧膜可以将水分解生成的氧转移，打破反应热力学平衡限制，提高氢气产率，获得高纯氢气。比如：Yangetal.将Sm0.15Ce0.85O1.925–Sm0.6Sr0.4Al0.3Fe0.7O3-δ(SDC-SSAF)透氧膜两侧分别暴露在低浓度H2和水汽气氛下，在900℃温度时SDC-SSAF透氧膜的氢分离效率达到16.3mLcm-2min-1，实现水的解离和氢气的纯化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不含钴和铁的钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜材料，其特征在于：所述钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜材料材料中不含有钴和铁元素，其化学组成表达式为A1‑xTi1‑yByO3‑δ；其中A选自La、Y、Pr、Gd、Sm、Ba、Sr、Ca中的一种或几种；B选自Mg、Al、Er、Y、Gd、Zr中的一种或几种；0≤x≤0.2，0≤y≤0.2。

【技术特征摘要】
1.一种不含钴和铁的钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜材料，其特征在于：所述钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜材料材料中不含有钴和铁元素，其化学组成表达式为A1-xTi1-yByO3-δ；其中A选自La、Y、Pr、Gd、Sm、Ba、Sr、Ca中的一种或几种；B选自Mg、Al、Er、Y、Gd、Zr中的一种或几种；0≤x≤0.2，0≤y≤0.2。2.按照权利要求1所述一种不含钴和铁的钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜材料，其特征在于：所述透氧膜化学组成表达式中，A选自La、Pr、Sm、Ba、Sr、Ca中的一种或几种。3.按照权利要求1所述钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜，其特征在于：所述透氧膜化学组成表达式中，B选自Mg、Al、Y、Zr中的一种或几种。4.按照权利要求1所述钛基钙钛矿型陶瓷透氧膜，其特征在于：所述透氧膜化学组成表达式中，0≤x≤0.1，0≤y≤0.15。5.按照权利要求1～4所述一种不含钴和铁的钛基钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：江河清，贺广虎，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37